[發明專利]一種消除磁共振圖像中尖峰噪聲的方法

無效

• 申請號: 201310009411.2
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103150707A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 周敏雄;李智敏;高明生;嚴序;謝海濱;楊光
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海卡勒幅磁共振技術有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本發明涉及磁共振成像的圖像處理領域，尤其涉及一種消除磁共振圖像中尖峰噪聲的方法。

背景技術

磁共振成像具有無損傷、軟組織對比度高、任意方向斷層等優點，不僅能夠提供組織形態學信息，而且能夠反映組織的功能特性和分子水平信息，因此磁共振成像已經廣泛應用于醫學臨床診斷中。

磁共振成像掃描過程中，受硬件故障、靜電、機械振動等因素的影響，可能會在采集到的原始數據(K空間)中產生幅值很大的異常點，即尖峰噪聲點。尖峰噪聲導致重建出的圖像產生條紋狀偽影，這將嚴重影響成像質量。利用圖像后處理算法來修復K空間數據中的尖峰噪聲點能夠節省額外的掃描時間，有助于改善用戶體驗和提高設備的使用率。尖峰噪聲常規的修復方法主要有插值法和背景信息法。插值法根據尖峰噪聲周圍的信號估算出噪聲位置的信號值；背景信息法利用磁共振圖像背景中的值主要來自尖峰噪聲與隨機噪聲的特點，對圖像背景區域進行傅立葉變換得到對應于背景區域的K空間數據，估算出尖峰噪聲值并進行去除。無論上述哪種方法對出現在信號較高的低頻區域內的尖峰噪聲的處理效果都不理想。

發明內容

本發明克服了現有技術中無法理想地消除尖峰噪聲的缺陷，提出了一種消除磁共振圖像中尖峰噪聲的方法。

本發明提出了一種消除磁共振圖像中尖峰噪聲的方法，包括：

步驟一：定位采集到的磁共振圖像的k空間數據中的所有尖峰噪聲所在的位置，利用充零或者插值方法設置所述尖峰噪聲所在位置的信號強度值作為初始值，并設定算法迭代參數，包括能量函數的閾值、能量函數變化量的閾值以及最大迭代次數；

步驟二：將所述磁共振圖像的K空間數據轉換為圖像域數據；

步驟三：對所述圖像域數據進行小波變換得到小波域數據，并對所述圖像域數據進行有限差分運算獲得全變差數據；

步驟四：根據所述小波域數據與所述全變差數據計算能量函數值；

步驟五：判斷所述能量函數值，若所述能量函數值大于所述能量函數值的閾值，且所述能量函數值的變化量大于所述能量函數值變化量的閾值，且迭代次數沒有達到所述的最大迭代次數閾值，則利用優化算法改變所述尖峰噪聲所在位置的信號強度的數值，并重復執行所述步驟二至步驟五進行迭代；否則就將當前的所述尖峰噪聲所在位置的信號強度值作為修復值，完成尖峰噪聲去除過程。

其中，利用圖像的稀疏性來進行尖峰噪聲的消除，所述能量函數值的計算方法如下：

E(I)＝||Ψ(I)||₁+αTV(I)

式中，I代表圖像域數據，Ψ(I)表示所述小波域數據，TV(I)表示所述全變差數據，α表示權重分配。

其中，所述步驟五中，所述優化算法包括共軛梯度法。利用所述優化算法改變所述尖峰噪聲所在位置的信號強度值時，優化算法的計算過程中根據所述能量函數的變化情況，不斷調整參數(具體為調整尖峰噪聲所在位置的信號強度)，以尋求能量函數的最小值，對應于能量函數最小值的尖峰噪聲所在位置的信號強度，即是消除尖峰噪聲之后的信號強度。

其中，所述步驟五中進一步包括，當所述能量函數小于所述能量函數的閾值，或者當所述能量函數的變化量小于所述能量函數變化量的閾值，或者當迭代的次數超過所述最大迭代次數時，則停止迭代計算過程，將當前所述尖峰噪聲所在位置的信號強度值作為修復所述的尖峰噪聲所在位置信號強度的修復值。

本發明利用磁共振圖像在某些變換域(如小波域和有限差分域等)中存在稀疏性的特點，通過最大化圖像在變換域中的稀疏性的方法，將被尖峰噪聲污染的點或區域的信號重建出來。數據還原過程通過滿足以下要求來實現：一、保真，要求還原尖峰噪聲處的信號的過程中，不應改變其他區域的數據。二、整體連續，即要求還原后的數據在小波域盡量稀疏。三、局部平滑，即要求還原后的數據重建出的圖像經過有限差分運算后的值盡量小。其中第一項通過算法的計算過程中不改變其他區域的數據來體現，第二項與第三項要求則通過加權值來協調滿足，重建范圍局限于尖峰噪聲所在的位置或區域。本發明的優點在于不要求精確定位尖峰噪聲的位置，同時能夠修復原本信號強度較高的低頻區域的尖峰噪聲，對尖峰噪聲的修復更加準確。

附圖說明

圖1表示消除磁共振圖像中尖峰噪聲的方法的流程圖；

圖2表示不包含尖峰噪聲的參考圖；

圖3表示被尖峰噪聲污染的K空間數據；

圖4表示受到尖峰噪聲影響的圖像；

圖5表示誤判噪聲的情況下，采用本發明算法消除尖峰噪聲的結果圖和圖2中參考圖的差圖；